【正文】 在設(shè)計(jì)過程中，有許多的同學(xué)曾經(jīng)給我提供大力的幫助，許多的寶貴設(shè)計(jì)方案的都來自和同學(xué)、老師的討論中，我從中受益匪淺。選擇方案我們主要對(duì)當(dāng)今的一些破碎機(jī)械進(jìn)行分析，指出其不足之處，為立式輥磨機(jī)的誕生創(chuàng)造了條件，同時(shí)這些設(shè)備也是立式輥磨機(jī)的基礎(chǔ)在理論上有許多共同之處。==，kW ——MPS32試驗(yàn)?zāi)サ哪芰?，t/h襯板使用壽命按下式計(jì)算:B與h均與磨盤直徑D成正比，磨機(jī)臺(tái)時(shí)能力Q正比于M。、機(jī)身立柱材料的選擇液壓缸、機(jī)身立柱的材料常用的是45號(hào)鋼，為了保證其機(jī)械性能，應(yīng)進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理。因此，近年來又提出了對(duì)高錳鋼的再合金化，這都需要進(jìn)一步的研發(fā)和試驗(yàn)，我們拭目以待。認(rèn)為，高錳鋼在摩擦作用下高度強(qiáng)化是由于形成大量的位錯(cuò)、孿晶變形、鋃嵌缺陷及塊狀組織細(xì)化等。%－%，含錳11％－14％，鑄造成型經(jīng)固溶化熱處理，形成單一奧氏體金相組織，具有較高的抗拉伸強(qiáng)度、塑性和韌性，但硬度較低。為了節(jié)約成本，我們?cè)谀ケP上加一個(gè)襯板，這樣只要襯板的材料有一定的抗磨損就可以了。隨著現(xiàn)在工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)金屬耐磨性的研究越來越深。如耐磨鋼、不銹耐酸鋼、電磁鋼等。鋼錠經(jīng)過鍛壓或軋制后便獲得各種形狀的鋼材和鍛件。它優(yōu)于碳素鋼，具有高的強(qiáng)度和高的塑性，以及韌性相結(jié)合的綜合機(jī)械性能，有的還具有特殊的物理、化學(xué)性能，如耐蝕、耐熱、耐磨以及磁性等。成現(xiàn)在在各種工業(yè)的耐磨材料中，金屬材料是應(yīng)用最廣的一類。在高速和高精度的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，可選用PP2級(jí)軸承。密封裝置可分為接觸式密封和非接觸式密封。因此，參照《機(jī)械設(shè)計(jì)》書中滾動(dòng)軸承這一章，根據(jù)dn值的大小，我們選用脂潤滑。因此，必須為滾動(dòng)軸承做可靠性地潤滑設(shè)計(jì)。實(shí)際上，在許多支承中還會(huì)出現(xiàn)一些附加載荷，如沖擊力、不平衡作用力、慣性力以及軸繞曲或軸承座變形產(chǎn)生的附加力等等，這些因素很難從理論上精確計(jì)算。滾動(dòng)軸承疲勞壽命也就是基本額定壽命，是指一套或一組滾動(dòng)軸承在同一條件下運(yùn)轉(zhuǎn)的、近似相同的滾動(dòng)軸承，與90％的可靠度、常用材料和加工質(zhì)量以及常規(guī)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件相關(guān)的壽命，其計(jì)算公式為：= （31）式中——可靠度為90％的基本額定壽命（10r）；C——滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷（N）； P——滾動(dòng)軸承承受的當(dāng)量動(dòng)載荷（N）；ε——壽命系數(shù)，球軸承取ε＝3，滾子軸承取ε＝10/3。角接觸球軸承、圓錐滾子軸承采用預(yù)緊方法可以提高支承的剛度。角接觸球軸承和圓錐滾子軸承需要成對(duì)安裝使用。 （216）式中 ——液壓缸工作壓力=12Mpa；——液壓缸有桿腔面積(活塞直徑450mm，活塞干直徑190mm；=則 ==157N受力情況如圖24所示 圖24機(jī)身立柱受力分析——液壓缸的在Z方向?qū)C(jī)身立柱的拉力；——液壓缸的在x方向?qū)C(jī)身立柱的拉力；——機(jī)身立柱在軸承座處x方向上的所受載荷；——機(jī)身立柱在軸承座處y方向上的所受載荷；——機(jī)身立柱在軸承座處z向上的所受載荷；——分配到兩軸承座處的力；——單個(gè)地腳螺栓預(yù)緊拉力。故粉磨壓力，磨輥總壓力式中：——立磨輥粉磨物料的適宜壓力，MPa； ——物料強(qiáng)度極限； ——實(shí)際承壓面對(duì)有效承壓面的修正系數(shù)，即壓力備用系數(shù)。立磨是借助于對(duì)料床施加高壓而粉碎的。料層太薄，就會(huì)降低粉磨效率甚至因磨機(jī)強(qiáng)振而停；料層太厚，也會(huì)降低研磨效率，并易造成“飽磨”。如下圖22所示，物料在轉(zhuǎn)動(dòng)的磨盤中受到兩種力的作用，一為慣性離心力Fc，使物料拋向磨盤的邊緣。所以選擇合適的磨輥寬度對(duì)提高粉磨效率、保證設(shè)備的使用壽命是非常重要的。本次設(shè)計(jì)取鉗角為15。8)產(chǎn)量: 150t/h；9)加壓液壓缸: 活塞直徑450mm，活塞桿直徑190mm；10)工作壓力： 12MP；為計(jì)算簡便，假設(shè)被粉碎物料塊是球形的，物料本身的重力與破碎力相比可略去不計(jì)，由于在磨盤上風(fēng)力對(duì)料層的影響較小，也可略去不計(jì)。各磨輥有獨(dú)立的液壓加壓裝置，每個(gè)液壓缸都配置了足夠的蓄能器，保證磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中輥壓波動(dòng)最小，使磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。美國也是因?yàn)楹髞砟芎馁M(fèi)用上升，才促使其對(duì)立磨增加興趣。另外，立磨采用整體密封，系統(tǒng)在負(fù)壓下操作，揚(yáng)塵少，環(huán)境清潔。物料在立磨內(nèi)停留的時(shí)間僅23分鐘，而球磨機(jī)則需要1520分鐘。隨著立磨技術(shù)的逐步發(fā)展與完善，取代球磨機(jī)的趨勢(shì)有增無減，立磨與球磨機(jī)相比，具有以下特點(diǎn):粉磨效率高。然后再進(jìn)入內(nèi)部回轉(zhuǎn)風(fēng)葉細(xì)選。液壓缸通過搖臂將壓力傳遞給磨輥。磨盤、磨輥不同形狀的配置各有其優(yōu)缺點(diǎn)。主電動(dòng)機(jī)為立式磨機(jī)的粉磨提供動(dòng)力。粗顆粒沿選粉機(jī)內(nèi)壁返回磨盤與新進(jìn)入的物料一起粉磨，其余的料粉隨氣流經(jīng)選粉機(jī)分選，其中合格細(xì)料由出風(fēng)口出磨。此次的設(shè)計(jì)原則主要是關(guān)于穩(wěn)定和提高M(jìn)PS磨的生產(chǎn)效率方面。本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)MPS3150磨的磨盤、磨輥部分。被旋風(fēng)除塵器收集即為生料成品。主減速機(jī)既要起到減速和傳遞功率、帶動(dòng)磨盤轉(zhuǎn)動(dòng)的作用，又要承受磨盤的重量及研磨壓力。從國內(nèi)用戶使用情況看，認(rèn)為碗式盤、鼓輥的物料流動(dòng)阻力小，磨損均勻，磨損后可調(diào)整輥壓以彌補(bǔ)對(duì)產(chǎn)量的影響等優(yōu)點(diǎn)。在啟動(dòng)時(shí)，由液壓換閥換向使磨輥抬起，脫離磨盤，該間隙可由安裝在搖臂上的安全緩沖裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)子為圓柱形籠子，四周均布了風(fēng)葉，使氣流上下均勻地進(jìn)入選粉區(qū)，這種選粉機(jī)分離清晰，選粉效率高，但是阻力增加，導(dǎo)風(fēng)葉及導(dǎo)風(fēng)葉的磨損也較大。立磨采用料床粉磨的原理粉磨物料，能耗低，粉磨系統(tǒng)的電耗比球磨機(jī)低20%35%，而且隨原料水分的增加，節(jié)能效果更顯著。所以產(chǎn)品的化學(xué)成分可以很快測(cè)定、校正，產(chǎn)品化學(xué)成分波動(dòng)很小，有利于均化。磨損小、利用率高。美國第一臺(tái)立磨是在1973年末投入運(yùn)轉(zhuǎn)。液壓站供油系統(tǒng)及其壓力控制均為自動(dòng)的，使磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 從物料塊與磨輥及磨盤的接觸點(diǎn)引切線，兩條切線的夾角稱鉗角α，如圖21所示。磨輥直徑的確定由圖 21 的幾何關(guān)系可知 （22）式中 R——磨輥半徑，m； r——物料半徑，m； h——磨盤與磨輥之間的間隙，設(shè)h=kR，其中系數(shù)k=。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料MPS立式磨的各種參數(shù)之比如表21所示：表21 MPS立式磨各參數(shù)之比磨別MPS磨輥數(shù)i34輥徑：盤徑輥寬B：盤徑D輥寬B：輥徑從前面的設(shè)計(jì)知磨輥直徑=2300mm，參考表21再考慮其他因素取輥寬B=751mm。另一為物料對(duì)磨盤的摩擦力Fd，此力阻止物料向外排出。料層厚度與輥徑關(guān)系式，可以參考下式： （27） （28）式中 h——料層厚度，mm； D——磨輥直徑，mm；——立磨磨盤上無聊的碾入角，即在碾入角范圍內(nèi)物料均能被碾入而不外滑。隨著壓力的增加，成品但壓力達(dá)到某一臨界值后，粒度不再變化。磨機(jī)功率主要消耗在克服磨輥與物料間的滑動(dòng)和滾動(dòng)以及機(jī)械傳動(dòng)摩擦上。圖25立柱受力載荷分布圖和彎矩圖結(jié)合圖24和25得：NLz =sin=；NLx =cos=；Nz=；Nz=49N；Nzy =；Nzz =；Nm =25N。一般滾子軸承比球軸承承載能力大，且承受沖擊載荷能力強(qiáng)。其它要求： 徑向空間受限制的場合可選用滾針軸承或滾針和保持架組件；對(duì)軸承的振動(dòng)、噪音有要求的場合，可選用低噪音軸承；此外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和市場供應(yīng)情況等。若轉(zhuǎn)換為工作小時(shí)來表示： L＝10（C/P）/60n （3－2）式中 L——可靠度為90％的基本額定壽命（h）； N——軸承的轉(zhuǎn)速（r/m）滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷是在一定的運(yùn)動(dòng)條件下確定的，如載荷條件為：向心軸承僅承受純徑向載荷F，推力軸承僅承受純軸向載荷F。為了計(jì)及這些影響，可以對(duì)當(dāng)量動(dòng)載荷乘以一個(gè)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而定的載荷系數(shù)f,其值見表31：所以實(shí)際計(jì)算時(shí)，軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷為： P = f（X F+Y F） （3－6） P= fF （3－7） P= fF （3－8） 載荷性質(zhì)f 舉例無沖擊或輕微沖擊－電機(jī)、汽輪機(jī)、通風(fēng)機(jī)等中等沖擊或中等慣性力－車倆、動(dòng)力機(jī)械、機(jī)床等較大沖擊及強(qiáng)大沖擊－破碎機(jī)，軋鋼機(jī)、振動(dòng)篩等表（31）滾動(dòng)軸承的材料選擇包括滾動(dòng)軸承零件用材和保持架及其它輔助材料。潤滑的作用有：減小摩擦、降低磨損、防止生銹、散熱、緩和沖擊、密封與防塵等。潤滑脂的潤滑膜強(qiáng)度高，能承受較大的載荷，不易流失，容易密封，一次加脂可以維持相當(dāng)長的時(shí)間。本機(jī)構(gòu)一般屬于礦山粉碎機(jī)械，轉(zhuǎn)速不是很高，采用的是脂潤滑，結(jié)合這些因素和實(shí)際情況，我們選擇非接觸式潤滑。立式輥磨機(jī)屬于轉(zhuǎn)速較高和精度要求較高的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，因此我們選用的公差等級(jí)為P6。它主要包括合金鑄鋼、鑄鐵、有色金屬和硬質(zhì)合金。加入鋼中的主要合金元素有：錳、硅、鉻、鎳、鎢、鉬、釩、鈮、硼等。用途。按金相組織分類。從設(shè)計(jì)說明中我們知道：本次設(shè)計(jì)的立式輥磨及主要粉碎的是硬度等級(jí)在7級(jí)以上，比如石英等較硬的物料，我們查的硬度等級(jí)為7的石英，估算接近HRC60，理論上研磨介質(zhì)的硬度大于或等于磨料硬度的80％，才具有理想的抗磨效果。因此像設(shè)計(jì)任務(wù)書上說的那樣，我們也要優(yōu)選磨盤襯板的材料，使其與磨輥的材料相匹配。加工硬化后，表面硬度可以在HB200左右提高到HB500－HB600左右，也就是HRC50左右（和滾壓輪材料ZG70CrMnMoBRe的HRC53相匹配），從而具有較高的硬度和耐磨性，而芯部保持較高的韌性，因此高錳鋼適用于沖擊磨損的條件下。在位錯(cuò)密度達(dá)到極限值時(shí)，滑移實(shí)際上不可能，這是孿晶成為主要的變形形式。由于磨盤沖擊和磨損不是很大，且支撐盤的體積較大，所以為了節(jié)約成本，我們對(duì)其選材首先考慮耐磨鑄鐵。在這里，我們把液壓缸的材料也選為45號(hào)鋼，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，以提高其機(jī)械性能。 Q= / (44)式中: F——放大系數(shù) 磨耗:M=主電機(jī)選型時(shí)，考慮20%的保險(xiǎn)系數(shù)，所以哈爾濱水泥廠MPS3150立磨主電機(jī)功率為112OkW。本設(shè)計(jì)首先對(duì)懸輥磨的工作原理及結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析，確定受力情況，為下文的計(jì)算、設(shè)計(jì)、優(yōu)化奠定基礎(chǔ)；其次由任務(wù)書上的要求計(jì)算磨輥、磨盤的尺寸及磨機(jī)的的轉(zhuǎn)速，再加上受力分析來計(jì)算磨機(jī)的功率，進(jìn)而確定電動(dòng)機(jī)的功率；本課題在對(duì)主要的軸承類型進(jìn)行計(jì)算分析的基礎(chǔ)上，選出滿足生產(chǎn)條件的軸承，并且對(duì)其潤滑和密封，選取公差配合，為其能夠正常工作做好準(zhǔn)備；第三就是對(duì)主要的零部件優(yōu)化選材，在滿足受力的情況下節(jié)約材料，并且在參考大量資料的基礎(chǔ)上，對(duì)立式輥磨機(jī)的主要磨損部件進(jìn)行選材，使其能夠滿足實(shí)際工作條件中的需要。在此,忠心的感謝各位老師和同學(xué),特別要感謝李妙玲老師, 謝謝你們的大力指導(dǎo)與幫助。這次設(shè)計(jì)對(duì)我來說意義重大,它是一次綜合性的考驗(yàn),也是一次很好的鍛煉機(jī)會(huì),它為我今后步入社會(huì),參加工作進(jìn)一步打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文主要在粉碎機(jī)械的基礎(chǔ)上，對(duì)立式輥磨機(jī)的進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以解決懸輥磨在實(shí)際生產(chǎn)條件下出現(xiàn)各種問題。Q== x300=襯板壽命核算已知磨盤襯板總重()為6720kg、磨輥襯板總重(為)400kg則=400x(6720+14400)/[(+)/2]=32445h軸功率核算 D——允許最大大料直徑，mm入磨物料允許最大尺寸的計(jì)算式如下:MPS立磨試驗(yàn)報(bào)中的單位功率消耗(功指數(shù))是指在立磨聯(lián)軸節(jié)處的功率消耗，它與最大小時(shí)能力(不加保險(xiǎn)系數(shù)的小時(shí)能力)的乘積可直接求出立磨的軸功率，計(jì)算式如下: M——單位磨耗(原材料試驗(yàn)結(jié)果)， T——耐磨襯板使用壽命山——磨盤襯板總重，kg立磨生產(chǎn)廠家推薦使用立磨的原則之一為磨耗18g/t，襯板使用壽命在600Oh以上。 D——立磨的磨盤直徑，m在同種物料和一定的壓力下，一個(gè)磨輥單位時(shí)間內(nèi)碾壓的物料量M與磨輥寬度B、料床厚度h和磨盤輥道線速度u的乘積有關(guān)。它具有良好的鑄造性能、良好的減振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性因此，支撐件的材料我們選為灰鑄鐵（HT150）。綜上可見，高錳鋼不是任何情況都是耐磨的，只有在高沖擊下和高應(yīng)力下迅速加工硬化，形成耐磨的表面層時(shí)，才顯出較高的耐磨性。近年來的研究更多的支持了位錯(cuò)堆積論。這種材料在磨機(jī)中廣泛的應(yīng)用為襯板材料，目前也經(jīng)久不衰。在本次設(shè)計(jì)的立式輥磨機(jī)中，主要的工作原理就是利用磨輥在磨盤上輾壓粉碎物料，因此和磨輥一樣，磨盤是也各磨損件。高錳鋼最重要的特點(diǎn)是在強(qiáng)烈的沖擊、擠壓條件下，表層迅速發(fā)生加工硬化現(xiàn)象，使其在心部仍保持奧氏體良好的韌性和塑性的同時(shí)硬化層具有良好的耐磨性能。有合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼和特殊性能的鋼。若注入型模便得到鑄鋼件。合金鋼是向碳鋼中加入一種或幾種合金元素，使鋼進(jìn)一步合金化，以提高某些方面的性能。學(xué)對(duì)于磨輥，因其是磨損件，對(duì)其材料的耐磨性要求很高，再加上支撐部分是懸浮式，因此要求其材料又一定的耐沖擊能力，所以普通的鋼已不能滿足需要。在轉(zhuǎn)速較高和旋轉(zhuǎn)精度要求較高的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，可選用PP5級(jí)軸承。